CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Dinàmica dels polifenols procedents d’aigües residuals de la indústria del vi durant el procés de digestió anaeròbia

Estudiant que ha llegit aquest projecte:
MORENO SIMÓN, MIGUEL (data lectura: 27-11-2020)
Cerca aquest projecte a Bibliotècnica

Tutor/a o Cotutor/a: FLOTATS RIPOLL, XAVIER

Departament: DEAB

Títol: Dinàmica dels polifenols procedents d’aigües residuals de la indústria del vi durant el procés de digestió anaeròbia

Data inici oferta: 04-11-2019 Data finalització oferta: 04-06-2020

Estudis d'assignació del projecte:

Lloc de realització:
EEABB

Segon tutor/a (UPC): BALANYÀ MARTÍ, TERESA

Paraules clau:
Polifenols, Indústria vinícola, Digestió anaeròbia,

Descripció del contingut i pla d'activitats:
Els polifenols son molècules orgàniques caracteritzades per
contenir més d’una molècula de fenol en la seva estructura.
Una classificació usual dels polifenols és la seva divisió en
tres grans grups: tanins hidrolitzables, tanins condensats i
lignines. Les lignines no són degradables per via anaeròbia. A
les aigües residuals de la indústria vitivinícola es troben
concentracions variables de polifenols, principalment tanins.
En el marc del projecte INIA “Optimización y automatización de
reactor AnSBR aplicado a efluentes líquidos de alta carga
orgánica” s’ha estudiat el tractament d’aigües residuals de
bodega de vi, seguint el comportament dels polifenols. Mentre
que utilitzant com inòcul fangs anaerobis de depuradora urbana
no s’aconseguien baixades significatives de la concentració de
polifenols, utilitzant digerit de planta de biogàs que opera
amb una mescla de dejeccions ramaderes i residus orgànics de
la indústria alimentària, entre ells fangs de depuradora de
bodegues, es van aconseguir eliminacions de polifenols del
94%. En tractar les dades de sis cicles consecutius del
reactor AnSBR per obtenir un model cinètics de la dinàmica
dels polifenols, es va comprovar que aquestes no permetien la
identificació dels paràmetres cinètics i estequiomètrics amb
la suficient significança estadística.
L’objectiu del present treball és el disseny i seguiment
d’experiments discontinus simultanis (EDS) utilitzant vials de
baix volum en règim mesofílic per tal d’estudiar l’evolució
dels polifenols en medi anaerobi. Els EDS consisteixen en
experiments en els que s’utilitzen diferents concentracions
inicials de polifenols i mateixa concentració inicial
d’inòcul, amb repeticions. El pla de treball serà el següent:
1. Revisió bibliogràfica sobre la dinàmica dels
polifenols en digestió anaeròbia
2. Revisió bibliogràfica sobre els mètodes de mesura dels
polifenols i posada a punt de la metodologia
3. Elecció de les mostres d’aigües residuals de la
producció de vi
4. Disseny dels experiments que es portaran a terme de
forma simultània
5. Execució dels experiments, amb seguiment de l’evolució
de polifenols, DQO i producció de gas
6. Tractament de dades i ajust de models cinètics
proposats per la dinàmica dels polifenols, amb determinació
dels paràmetres cinètics i estequiomètrics corresponents
7. Redacció de la memòria del treball i les conclusions
corresponents

Overview (resum en anglès): With the development of the wine industry both in Catalonia and Spain throughout these last years, an increase in environmental problems in zones near this kind of industry has happened. This is because the quantity of wastewater and another kind of solid or liquid wastes has also increased a lot.
The problem arises from the chemical composition point of view, because of the presence of some substances, the polyphenols, that are produced by the grapes as a defense mechanism against some pathogens, like bacteria, due to they possess bactericide power, therefore they are hardly biodegradable. This fact makes the biological treatment of this kind of residue a complex process, and sometimes, hard to carry on. Anaerobic digestion is a widely used biological process to treat some type of waste, like the vinasses. However, if it is altered, there won¿t be any kind of organic matter reduction nor biogas production, so the treatment won¿t be optimal. The aim of this study is to try to clarify if the polyphenols that are in the winery wastewater could be degraded anaerobically and try to determine its inhibition constant.
In the following project, an anaerobic assay was carried on simulating the AnSBR conditions. Wine liquid waste was used as a substrate, with the aim of finding out if the polyphenols could be degraded anaerobically and if this is feasible, try to find which is the concentration of this substance that should not be exceeded in the media, that it is also called inhibition constant.

In order to accomplish the objectives, anaerobic biodegradability tests were carried out, where different initial volumes of vinasses were used as a substrate, therefore, different initial polyphenol concentrations. Monitoring its evolution will help to determine if this substance could be degraded anaerobically and from the comparison of the initial biological activities, its inhibition constant will be estimated.
The results showed that with the reduction of the values for the initial concentration of polyphenols from 306 mg/L to 86 mg/L, the bacteria activity increases from values of 0,014 ml CH4/g DQOday to 3,612 mlCH4/g SSVday Or, using other units, the results obtained were 0,036 ml CH4/g SSVday and 5,891 ml CH4/g SSVday, respectively in decreasing order for polyphenol concentration.
Moreover, from the results, a range for the polyphenols inhibition constant was obtained, and its maximum and minimum values were 110,45 mg TPP/L and 130,8 mg/L, respectively.
This phenomenon was also observed in the methane production yield per consumed DQO, because values from 0,029 ml CH4/g DQO to 138 ml CH4/g DQO, at the treatment with the lowest values of polyphenol concentration (TPP) were obtained.
From the previous values, a range for the inhibition constant was obtained. The minimum value was 110,45 mg TPP/L and the maximum was 130,8 mg TPP/L, depending on the calculation method used.
Regarding the DQO reduction, the lower was the polyphenol concentration, higher was the DQO reduction. From 1,5% for the tests with the highest TPP to 86% at the tests with the lowest TPP related to the soluble DQO, and regarding the total DQO, the values were from 6,6% to 54%, respectively.
Related with the polyphenol¿s degradation dynamics, it was very similar to the obtained for the DQO, because the lower was the initial value of this substance, the higher was its reduction since it was absent in the tests with 306 mg/L as initial concentration to the 82,5% for the group tests with 86 mg/L, the lowest TPP value.